DE102015206568A1 - Connecting bolt, one-piece insulating element and power module - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt wird ein Anschlussbolzen zur elektrischen Verbindung einer stromführenden Sammelschiene mit einem Leistungsmodul, das eine Leiterplatte mit einem darauf angebrachten Stromsensor. Der Anschlussbolzen weist an der dem Leistungsmodul zugewandten Seite ein Befestigungselement zur Befestigung des Anschlussbolzens an das Leistungsmodul auf. Ferner wird ein einteilig gespritztes Isolierelement bereitgestellt, das derart ausgebildet ist, dass es sich über den Anschlussbolzen montieren lässt und mit dem Befestigungselement des Anschlussbolzens an einer Verraststelle verrastet. Ferner wird ein Leistungsmodul mit erfindungsgemäßem Anschlussbolzen mit darüber montiertem Isolierelement bereitgestellt.Provided is a connection bolt for the electrical connection of a current-carrying busbar to a power module which has a printed circuit board with a current sensor mounted thereon. The connecting bolt has on the power module side facing a fastener for attachment of the connecting bolt to the power module. Furthermore, a one-piece injected insulating element is provided, which is designed such that it can be mounted on the connecting bolt and locked with the fastening element of the connecting bolt at a Verraststelle. Furthermore, a power module with inventive connecting bolt is provided with insulating element mounted above.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anschlussbolzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein einteiliges Isolierelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5, und ein Leistungsmodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10. The present invention relates to a connecting bolt according to the preamble of patent claim 1, a one-piece insulating member according to the preamble of patent claim 5, and a power module according to the preamble of patent claim 10.

Die Automobilbranche entwickelt verstärkt Hybrid- und Elektroautos. Dadurch ergeben sich neue Herausforderungen vor allem bezüglich der Elektronikkomponenten. Bisher wurden Niedervolt- und Hochvoltanwendungen getrennt bzw. es gab kaum Schnittstellen zwischen diesen Anwendungen. Allerdings kommt bei Hybrid- und Elektroautos nunmehr neben dem Niedervolt-Bordnetz mit 12V bzw. 24V Spannung zusätzlich ein Hochvolt-Bordnetz mit Spannungen bis ca. 1000V zum Einsatz, das die Versorgungsleitung für Gleichstrom zwischen Hochvoltbatterie und Leistungselektronik sowie die Verbindung zwischen Leistungselektronik und Elektromotor umfasst. Dadurch steigen die Anforderungen an Schutzkomponenten der elektrischen Bordnetze. The automotive industry is increasingly developing hybrid and electric cars. This results in new challenges, especially with regard to the electronic components. So far, low-voltage and high-voltage applications have been separated or there were hardly any interfaces between these applications. However, in hybrid and electric cars now in addition to the low-voltage electrical system with 12V or 24V voltage in addition a high-voltage electrical system with voltages up to 1000V is used, which includes the supply line for DC between high-voltage battery and power electronics and the connection between power electronics and electric motor , This increases the demands on protective components of the electrical vehicle electrical system.

In der Leistungselektronik werden auf einem Leistungsmodul Anschlussbolzen zur Stromführung montiert. Um eine Stromstärke messen zu können wird auf dem Leistungsmodul eine Leiterplatte mit einem oder mehreren Stromsensoren, die meistens ringförmig ausgebildet sind, angebracht. Oberhalb der Stromsensoren werden auf den Anschlussbolzen stromführende Sammelschienen, auch Busbars genannt, befestigt. Da eine Zerstörung des Sensors durch einen Durchbruch verhindert werden soll, wird der Durchmesser des Anschlussbolzens dadurch vorgegeben. Da der Anschlussbolzen im Betrieb Hochvolt, d.h. hohe Spannungen, führt, und der Stromsensor bzw. die Signalkontakte des Sensors Niedervolt, d.h. niedrige Spannung, führen, muss eine vorgegebene Kriech- bzw. Luftstrecke zwischen dem Anschlussbolzen und den Signalkontakten des Sensors eingehalten werden. Luftstrecken berücksichtigen die Isolationseigenschaften der Luft und sind als kürzeste Verbindung zwischen zwei Potenzialen definiert. Kriechstrecken sind verantwortlich für die Eigenschaften der Oberfläche eines Isolationselements und folgen der Kontur des Materials. Die Oberfläche eines Isolationselements kann allerdings durch Verschmutzungen, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, eine geringere Isolationswirkung als Luft aufweisen. Deshalb richten sich die erforderlichen Kriechstrecken nach den Verschmutzungsgraden der Oberflächen. In the power electronics, connection pins for current conduction are mounted on a power module. To be able to measure a current intensity, a printed circuit board with one or more current sensors, which are usually annular, is mounted on the power module. Above the current sensors, current-carrying busbars, also called busbars, are fastened to the connection bolts. Since a destruction of the sensor is to be prevented by a breakthrough, the diameter of the connecting bolt is specified by. Since the terminal stud is in operation high voltage, i. high voltage leads, and the current sensor or the signal contacts of the sensor low voltage, i. low voltage, a specified creepage distance or air gap between the connection pin and the signal contacts of the sensor must be maintained. Clearances take into account the insulation properties of the air and are defined as the shortest connection between two potentials. Creepage distances are responsible for the properties of the surface of an insulation element and follow the contour of the material. However, the surface of an insulation element can have a lower insulation effect than air due to soiling, which have an electrical conductivity. Therefore, the required creepage distances depend on the levels of soiling of the surfaces.

In jedem Fall ist es wichtig die für die jeweilige Anwendung bzw. Materialien vorgeschriebenen Kriech- bzw. Luftstrecken einzuhalten, um einen Durchbruch des Stromsensors zu verhindern. In any case, it is important to adhere to the creepage distances or clearances prescribed for the particular application or materials in order to prevent a break in the current sensor.

Da die Entwicklung von Automobilen sehr stark vorangetrieben wird und immer mehr Komponenten in ein Fahrzeug integriert werden, wird es zunehmend wichtiger, möglichst viel Platz und damit Kosten einzusparen, ohne dabei die Sicherheit und Robustheit der Leistungselektronik zu verringern. Dies gilt für herkömmlich angetriebene Automobile ebenso wie für Hybrid- und Elektroautos. As the development of automobiles is being driven forward and more and more components are being integrated into a vehicle, it is becoming increasingly important to save as much space as possible, and thus costs, without reducing the safety and robustness of the power electronics. This applies to conventionally powered automobiles as well as hybrid and electric cars.

Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Leistungsmodul sowie Einzelkomponenten davon bereitzustellen, bei denen die Sicherheit und Robustheit erhalten bleibt und gleichzeitig Platz und Kosten eingespart werden. Therefore, it is an object of this invention to provide a power module as well as individual components thereof which maintain safety and robustness while saving space and cost.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 5 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by the features of claims 1, 5 and 10. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Anschlussbolzen zur elektrischen Verbindung einer stromführenden Sammelschiene mit einem Leistungsmodul, das eine Leiterplatte mit einem darauf angebrachten Stromsensor umfasst. Kennzeichnend bei dem Anschlussbolzen ist, dass er an der dem Leistungsmodul zugewandten Seite ein Befestigungselement zur Befestigung des Anschlussbolzens an das Leistungsmodul aufweist, d.h. das Befestigungselement ist auf der Unterseite der Leiterplatte zwischen Leiterplatte und Leistungsmodul angeordnet. Durch die Verlagerung der Befestigung des Anschlussbolzens auf die Unterseite der Leiterplatte kann im Gegensatz zu bisherigen bekannten Befestigungsmethoden der Platz zwischen Stromsensor und Sammelschiene, den normalerweise der Antrieb in Anspruch nimmt, eingespart werden, was zu einer niedrigeren Bauhöhe des Gesamtsystems führt, einen Bauraumvorteil schafft und verminderten Kosten wegen reduzierter Höhe der Einhausung. According to the invention, a connection bolt is proposed for the electrical connection of a current-carrying busbar to a power module which comprises a printed circuit board with a current sensor mounted thereon. Characteristic of the terminal bolt is that it has on the power module side facing a fastener for attaching the connecting bolt to the power module, i. the fastening element is arranged on the underside of the printed circuit board between the printed circuit board and the power module. By shifting the attachment of the connecting bolt on the underside of the circuit board, in contrast to previous known fastening methods, the space between the current sensor and busbar normally takes the drive to complete, resulting in a lower overall height of the overall system, creates a space advantage and Reduced costs due to reduced height of the enclosure.

Um ein sicheres und schnelles Befestigen zu ermöglichen, ist das Befestigungselement bevorzugt ein Sechskant. Der Sechskant kann entweder über den Durchmesser des Anschlussbolzens herausragen oder den Durchmesser des Anschlussbolzens mindern. In order to enable a secure and fast fastening, the fastening element is preferably a hexagon. The hexagon can either protrude beyond the diameter of the connecting bolt or reduce the diameter of the connecting bolt.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Anschlussbolzen zur Befestigung der Sammelschiene ein Innengewinde oder einen Zapfen mit Außengewinde aufweist. Durch die Bereitstellung eines Gewindes kann der Anschlussbolzen mittels beispielsweise einer Schraube eine feste Verbindung zu der Sammelschiene eingehen. Dies ist wichtig, da hier eine stromführende Verbindung mit hohen Spannungen entsteht. Furthermore, the invention provides that the connecting bolt for fastening the busbar has an internal thread or a pin with external thread. By providing a thread, the terminal bolt can enter into a fixed connection to the busbar by means of, for example, a screw. This is important because it creates a current-carrying connection with high voltages.

Vorgeschlagen wird ferner erfindungsgemäß ein einteilig gespritztes Isolierelement, das derart ausgebildet ist, dass es sich über den Anschlussbolzen montieren lässt und mit dem Befestigungselement des Anschlussbolzens an einer Verraststelle verrastet. Durch das einteilig gespritzte Isolierelement kann der Anschlussbolzen bereits vor der Montage der Leiterplatte montiert werden. Dadurch verringert sich die Gefahr, dass Bauteile oder Lötstellen auf der Leiterplatte bei der Montage des Anschlussbolzens beschädigt werden, da hier relativ hohe mechanische Kräfte wirken. Durch die einteilige Ausführung des Isolierelements kann sichergestellt werden, dass keine unerwünschten Öffnungen zwischen Isolierelement und Anschlussbolzen vorhanden sind, die einen Durchbruch des Stromsensors zur Folge haben könnten. Durch die Ausführung als gespritztes Element können Kosten gespart werden, da Spritzgussverfahren etabliert und zuverlässig sind. Außerdem hat die Bereitstellung eines Isolierelements, das über den Anschlussbolzen montiert werden kann, den Vorteil, dass keine aufwändige und kostenintensive Umspritzung des Anschlussbolzens mit z.B. Kunststoff erfolgen muss, so dass auch hierdurch eine Kosteneinsparung gegeben ist. Further proposed according to the invention is a one-piece injection-molded insulating element, such is formed so that it can be mounted on the connecting bolt and locked with the fastener of the connecting bolt at a Verraststelle. Due to the one-piece molded insulating element, the connecting bolt can be mounted before the assembly of the printed circuit board. This reduces the risk that components or solder joints are damaged on the circuit board during assembly of the connecting bolt, since relatively high mechanical forces act here. By the one-piece design of the insulating can be ensured that no unwanted openings between the insulating element and terminal bolts are present, which could have a breakthrough of the current sensor result. The design as a sprayed element can save costs because injection molding is established and reliable. In addition, the provision of an insulating element that can be mounted on the connecting bolt, the advantage that no costly and costly encapsulation of the connecting bolt must be done with eg plastic, so that there is also a cost savings.

Ein wichtiges Merkmal des Isolierelements ist, dass es bei der Montage auf dem Anschlussbolzen an einer Verraststelle damit verrastet, d.h. es ist derart geformt, dass es über dem Anschlussbolzen bis über das Befestigungselement angebracht wird, d.h. es ist der Form des Anschlussbolzens mit dem Befestigungselement genau angepasst. Somit kann bei der Montage damit eine feste Kopplung zwischen Anschlussbolzen und Isolierelement entstehen. Außerdem werden durch das erfindungsgemäße Isolierelement die vorgeschriebenen und benötigten Luft- und Kriechstrecken eingehalten ohne den Anschlussbolzen durch z.B. Verjüngung des Querschnitts in seinen stromführenden Eigenschaften einschränken zu müssen. An important feature of the insulating element is that when mounted on the terminal bolt, it locks into place at a latching point, i. it is shaped so as to be mounted over the terminal post over the fastener, i. it is exactly adapted to the shape of the connecting bolt with the fastener. Thus, during assembly so that a solid coupling between the connecting bolt and insulating arise. In addition, the prescribed and required clearance and creepage distances are maintained by the insulating element according to the invention without the connecting bolt by e.g. To limit rejuvenation of the cross section in its current-carrying properties.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Isolierelement einen hochragenden Kragen am Befestigungselement des Anschlussbolzens aufweist. Durch den hochragenden Kragen wird die Luft- und Kriechstrecke zwischen Signalkontakten des Stromsensors und dem Anschlussbolzen vergrößert. Grundsätzlich müssen bei Anwendungen, die sowohl Hochvolt als auch Niedervolt umfassen, vorgeschriebene Luft- und Kriechstrecken eingehalten werden, um einen Überschlag bzw. Durchbruch des Stromsensors und damit einen Schaden an der Leiterplatte bzw. dem gesamten Leistungsmodul zu verhindern. Gleichzeitig ist es aber wichtig, dass Platz eingespart wird, um Kosten zu sparen. Deshalb führt eine Vergrößerung der Luft- und Kriechstrecke durch konstruktive Lösungen wie dem erfindungsgemäßen hochragenden Kragen zu Platz- und Kosteneinsparung ohne dabei die Sicherheit vor einem Durchbruch zu gefährden. Furthermore, the invention provides that the insulating member has a towering collar on the fastening element of the connecting bolt. The towering collar increases the creepage and clearance between the signal contacts of the current sensor and the connecting bolt. Basically, in applications that include both high voltage and low voltage, prescribed clearances and creepage distances must be complied with in order to prevent a rollover or breakdown of the current sensor and thus damage to the circuit board or the entire power module. At the same time, it is important to save space to save costs. Therefore, an increase in the creepage distance and clearance by design solutions such as the projecting collar of the invention to space and cost savings without compromising the security against breakthrough leads.

Um eine Verbesserung der Isolierung der Anschlussbolzen zwischen Stromsensor und der stromführenden Sammelschiene, auch Busbar genannt, zu erreichen, ist das Isolierelement derart ausgebildet, dass es den Anschlussbolzen derart umschließen kann bzw. umschließt, dass Kontaktstellen zwischen dem Anschlussbolzen und einem Gehäuse des Stromsensors ebenfalls umfasst sind. Das heißt, dass das Isolierelement nicht nur das Befestigungselement und einen Teil des Anschlussbolzens umfasst, sondern bis beinahe zur oberen Auflagefläche des Anschlussbolzens reicht. In order to achieve an improvement in the insulation of the connection pin between the current sensor and the current-carrying busbar, also called busbar, the insulating element is designed such that it can surround the terminal bolt such that surrounds contact points between the terminal pin and a housing of the current sensor also are. That is, the insulating member not only includes the fastener and a part of the terminal bolt, but extends almost to the upper bearing surface of the terminal bolt.

Vorgesehen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung des Weiteren ein Anschlussbolzen mit einem darüber montierten Isolierelement wie im Vorhergehenden beschrieben. Die Vorteile der Kombination des Anschlussbolzens mit dem Isolierelement ist unter anderem, dass der Anschlussbolzen vor der Montage der Leiterplatte auf dem Leistungsmodul montiert werden kann, wobei durch das Anbringen der Befestigung unterhalb der Leiterplatte Platz eingespart werden kann. Zusätzlich können Kosten eingespart werden, da eine Aufwendige Umspritzung des Anschlussbolzens entfällt. Außerdem kann durch das Isolierelement, das beinahe den gesamten Anschlussbolzen umfasst, vor allem die Bereiche, an denen der Anschlussbolzen mit dem Gehäuse des Stromsensors in Kontakt ist bzw. nahe daran ist, verhindert werden, dass der leitende Querschnitt reduziert werden muss. Dies führt zu einer robusteren Leistungselektronik. In the context of the present invention, provision is further made for a connection bolt with an insulating element mounted above as described above. Among other things, the advantages of combining the connecting bolt with the insulating element is that the connecting bolt can be mounted on the power module before mounting the printed circuit board, whereby space can be saved by attaching the fastening underneath the printed circuit board. In addition, costs can be saved, since a costly encapsulation of the connecting bolt is eliminated. In addition, by the insulating member that includes almost the entire terminal bolt, in particular, the areas where the terminal bolt is in contact with the housing of the current sensor can be prevented from having to reduce the conductive cross section. This leads to a more robust power electronics.

Vorgesehen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ferner, dass der Anschlussbolzen keine Verjüngung seines Querschnitts an einer Kontaktstelle eines Gehäuses des Stromsensors aufweist. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das Isolierelement über Kontaktstellen zwischen dem Anschlussbolzen und einem Gehäuse des Stromsensors montiert werden kann, so dass eine Isolierung zwischen diesen beiden Elementen erfolgt. Dies ist vorteilhaft, da ein Stromsensor beispielsweise ringförmig um den Anschlussbolzen angeordnet ist und aus zwei Gehäuseteilen mit einen Ferrit besteht. Wenn keine Isolierung zwischen dem Anschlussbolzen und dem Gehäuse bzw. den Gehäuseteilen des Stromsensors vorgesehen ist, muss der Querschnitt an den Kontaktstellen zwischen Gehäuse und Anschlussbolzen verringert werden. Der Grund dafür ist, dass der Anschlussbolzen im Betrieb Hochvolt führt, die Signalkontakte des Stromsensors hingegen Niedervolt. Wenn keine Isolierung oder genügend große Luft- und Kriechstrecken existieren besteht die Gefahr, dass der Sensor beschädigt wird, was unbedingt vermieden werden muss, um eine zuverlässige Leistungselektronik bereitzustellen. Durch die Bereitstellung des erfindungsgemäßen Isolierelements kann somit auf eine Reduzierung des leitenden Querschnitts verzichtet werden, wodurch die Stromtragfähigkeit des Anschlussbolzens nicht verringert wird. Dies führt zu einer robusteren Leistungselektronik und geringerer Ausfallwahrscheinlichkeit. Gleichzeitig wird nicht mehr Platz verbraucht, wodurch die Kosten nicht ansteigen. It is further provided in the context of the present invention that the connecting bolt does not have a tapering of its cross section at a contact point of a housing of the current sensor. This is made possible by the fact that the insulating element can be mounted via contact points between the terminal bolt and a housing of the current sensor, so that an insulation between these two elements takes place. This is advantageous because a current sensor is arranged, for example, in a ring around the connection bolt and consists of two housing parts with a ferrite. If no insulation is provided between the terminal stud and the housing or the housing parts of the current sensor, the cross section at the contact points between the housing and the terminal stud must be reduced. The reason for this is that the connection pin carries high-voltage during operation, while the signal contacts of the current sensor are low-voltage. If there is no insulation or sufficient clearance and creepage distances, there is a risk that the sensor will be damaged, which must be avoided to provide reliable power electronics. By providing the insulating element according to the invention can thus be dispensed with a reduction of the conductive cross-section, whereby the Current carrying capacity of the connecting bolt is not reduced. This leads to a more robust power electronics and lower probability of failure. At the same time, no more space is used, which means that the costs do not increase.

Ein großer Vorteil der Einzelkomponenten, d.h. des erfindungsgemäßen Anschlussbolzens und des erfindungsgemäßen Isolierelements ist es, dass diese als Einzelteile zugekauft werden können und dann durch einfache Montageschritte zu einem Gesamtsystem zusammengeführt werden können. A big advantage of the individual components, i. the connection bolt according to the invention and the insulating element according to the invention is that these can be purchased as individual parts and then combined by simple assembly steps to form an overall system.

Vorgesehen ist im Rahmen der Erfindung ferner ein Leistungsmodul, das einen erfindungsgemäßen Anschlussbolzen mit entsprechendem darüber angebrachtem erfindungsgemäßem Isolierelement umfasst. Durch Bereitstellung eines Gesamtsystems kann die gesamte Überwachung der Fertigung der Teile in einer Hand bleiben, d.h. es müssen keine zusätzlichen kostenintensiven Qualitätskontrollen von Zulieferern erfolgen. Außerdem können Kosten durch eine Eigenproduktion der Teile eingespart werden, wenn Kapazitäten in der Produktion frei sind. Provided within the scope of the invention is also a power module comprising a terminal bolt according to the invention with a corresponding inventive mounted above insulating. By providing an overall system, the entire monitoring of the manufacture of the parts can remain in one hand, i. There is no need for additional costly quality controls on suppliers. In addition, costs can be saved by own production of the parts, if production capacities are free.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, the inventive details shows, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Leistungsmoduls mit montiertem Anschlussbolzen, Leiterplatte, Stromsensor und stromführender Sammelschiene gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. 1 shows a sectional view of a power module with mounted terminal bolt, circuit board, current sensor and current-carrying busbar according to an embodiment of the present invention.

2 zeigt einen Detailausschnitt B aus 1. 2 shows a detail B from 1 ,

3 zeigt einen Detailausschnitt F aus 2. 3 shows a detail F from 2 ,

4 zeigt eine Darstellung des Anschlussbolzens, des Anschlussbolzens mit montiertem Isolierelement und das Isolierelement gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. 4 shows a representation of the connecting bolt, the connecting bolt with mounted insulating element and the insulating element according to an embodiment of the present invention.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the following description of the figures, the same elements or functions are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Leistungsmoduls 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dargestellt ist ein Leistungsmodul 2 mit darauf montiertem Anschlussbolzen 1. Ferner sind auf dem Leistungsmodul 2 eine Leiterplatte 4, ein zweiteiliger, ringförmiger Stromsensor 3 sowie eine stromführende Sammelschiene 5, auch Busbar genannt, angebracht. Der Anschlussbolzen 1 verbindet das Leistungsmodul 2 mit der Sammelschiene 5. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Sammelschiene 5 an dem Anschlussbolzen mittels einer Schraube 151 und zugehöriger Scheibe 152 verschraubt. Der Stromsensor 3 ist auf der Leiterplatte 4 und um den Anschlussbolzen 1 angeordnet und weist Kontaktstellen mit dem Anschlussbolzen 1 auf, die durch ein erfindungsgemäßes Isolierelement 7 von dem Anschlussbolzen 1 isoliert sind. Dies ist genauer in 2 gezeigt. Der Stromsensor ist mit seinen zugehörigen Signalanschlüssen 34 an der Leiterplatte 4 befestigt. Der Anschlussbolzen ist über ein Befestigungselement 6, hier einen Sechskant, an dem Leistungsmodul befestigt. Anders als bei bisherigen Befestigungen befindet sich das Befestigungselement 6 unterhalb der Leiterplatte 4 und bildet eine Kontaktfläche 12 zum Leistungsmodul. An dieser Kontaktfläche ist es mit diesem und dem Isolierelement an einer in 3 gezeigten Verraststelle verrastet. 1 shows a sectional view of a power module 2 according to an embodiment of the present invention. Shown is a power module 2 with connecting pin mounted on it 1 , Further, on the power module 2 a circuit board 4 , a two-piece, annular current sensor 3 and a live busbar 5 , also called busbar, attached. The connecting bolt 1 connects the power module 2 with the busbar 5 , In this embodiment, the busbar 5 on the connecting bolt by means of a screw 151 and associated disc 152 screwed. The current sensor 3 is on the circuit board 4 and around the connecting bolt 1 arranged and has contact points with the connecting bolt 1 on, by an inventive insulating element 7 from the connecting bolt 1 are isolated. This is more accurate in 2 shown. The current sensor is with its associated signal terminals 34 on the circuit board 4 attached. The connecting bolt is via a fastening element 6 , here a hexagon, attached to the power module. Unlike previous fixtures, the fastener is 6 below the circuit board 4 and forms a contact surface 12 to the power module. At this contact surface it is with this and the insulating element at an in 3 latched Verraststelle latched.

2 zeigt einen Detailausschnitt B aus 1, der eine Vergrößerung der Kontaktstellen 13 des Gehäuses des auf der Leiterplatte 4 angebrachten Stromsensors 3 mit dem Anschlussbolzen 1 sowie die Verraststelle 14 zwischen dem Befestigungselement 6 des Anschlussbolzens 1, dem Isolierelement 7 und dem Leistungsmodul 2 zeigt. Hier ist zu sehen, dass das Isolierelement 7, in den Figuren mit einer dicken schwarzen Linie dargestellt, die Kontaktstellen 13 des Gehäuses des Stromsensors 3 von dem Anschlussbolzen 1 trennt, d.h. isoliert. Durch diese Isolierung ist es nicht nötig, den Querschnitt des Anschlussbolzens 1 zu verringern, wodurch auch die Stromtragfähigkeit nicht verringert wird. Somit ist gewährleistet, dass keine hohe Spannung im Betrieb vom Anschlussbolzen 1 auf den Stromsensor 3 überspringen kann und diesen bzw. dessen Signalanschlüsse 34 schädigt. 2 shows a detail B from 1 that enlarges the contact points 13 of the housing of the on the circuit board 4 attached current sensor 3 with the connecting bolt 1 as well as the latching point 14 between the fastener 6 of the connecting bolt 1 , the insulating element 7 and the power module 2 shows. Here you can see that the insulating element 7 , shown in the figures with a thick black line, the contact points 13 the housing of the current sensor 3 from the connecting bolt 1 separates, ie isolated. Due to this insulation, it is not necessary, the cross-section of the connecting bolt 1 which also does not reduce the current carrying capacity. This ensures that there is no high voltage during operation of the connecting bolt 1 on the current sensor 3 can skip and this or its signal connections 34 damaged.

In 2 ist ferner die Verraststelle 14 zwischen dem Befestigungselement 6 des Anschlussbolzens 1, dem Isolierelement 7 und dem Leistungsmodul 2 gezeigt. Dies wird in 3 genauer beschrieben. In 2 is also the Verraststelle 14 between the fastener 6 of the connecting bolt 1 , the insulating element 7 and the power module 2 shown. This will be in 3 described in more detail.

3 zeigt einen Detailausschnitt F aus 2, der eine Vergrößerung der Verraststelle 14 zwischen dem Befestigungselement 6 des Anschlussbolzens 1, dem Isolierelement 7 und dem Leistungsmodul 2 zeigt. Hier ist deutlich ein von dem Befestigungselement 6 des Anschlussbolzens 1 hochragender Kragen 71 gezeigt. Dieser ermöglicht eine Vergrößerung der durch Doppelpfeile dargestellten Luft- und Kriechstrecke 8 zwischen den Signalanschlüssen 34 des Stromsensors 3 und dem Anschlussbolzen 1. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit eines Durchschlags des Stromsensors 3 zusätzlich verringert. 3 shows a detail F from 2 , which is an enlargement of the latching point 14 between the fastener 6 of the connecting bolt 1 , the insulating element 7 and the power module 2 shows. Here is clearly one of the fastener 6 of the connecting bolt 1 high collar 71 shown. This allows an enlargement of the air and creepage distance represented by double arrows 8th between the signal terminals 34 of the current sensor 3 and the connecting bolt 1 , This will increase the likelihood of a breakdown of the current sensor 3 additionally reduced.

4 zeigt eine Darstellung des Anschlussbolzens 1, des Anschlussbolzens 1 mit montiertem Isolierelement 7 und das Isolierelement 7 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. In der ersten Darstellung von 4 ist ein Anschlussbolzen 1 mit Befestigungselement 6 gezeigt, wie erfindungsgemäß verwendet. Das Befestigungselement 6 wird bei der Montage unterhalb einer Leiterplatte montiert, was zu einer Platzeinsparung führt. In der zweiten Darstellung von 4 ist ein Isolierelement 7, das über den Anschlussbolzen 1 mit dem Befestigungselement 6 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung montiert ist, gezeigt. Hier ist zu sehen, dass das Isolierelement 7 genau über den Anschlussbolzen 1 und das Befestigungselement 6 passt. In der dritten Darstellung von 4 ist das Isolierelement 7 alleine gezeigt. Das Isolierelement ist einstückig gespritzt und entspricht der Form des Anschlussbolzens 1 mit Befestigungselement 6. Das heißt, dass das Isolierelement 7 genau über den Anschlussbolzen 1 und das Befestigungselement 6 passt, wobei erfindungsgemäß zusätzlich zu beachten ist, dass der Teil des Isolierelements 7, der über dem Befestigungselement 6 montiert wird, mit diesem an einer Verraststelle verrastet, wie auch in 2 gezeigt. 4 shows a representation of the connecting bolt 1 , the connecting bolt 1 with mounted insulating element 7 and the insulating element 7 according to an embodiment of the present invention. In the first presentation of 4 is a connecting bolt 1 with fastening element 6 shown as used according to the invention. The fastener 6 is mounted below a printed circuit board during assembly, which saves space. In the second presentation of 4 is an insulating element 7 , that over the connecting bolt 1 with the fastener 6 is mounted according to an embodiment of the present invention shown. Here you can see that the insulating element 7 exactly above the connecting bolt 1 and the fastener 6 fits. In the third presentation of 4 is the insulating element 7 shown alone. The insulating element is injected in one piece and corresponds to the shape of the connecting bolt 1 with fastening element 6 , That is, the insulating element 7 exactly above the connecting bolt 1 and the fastener 6 fits, which is according to the invention additionally note that the part of the insulating 7 that is above the fastener 6 is mounted, locked with this at a Verraststelle, as well as in 2 shown.

Durch die vorliegende Erfindung können sowohl Einzelkomponenten als auch ein Leistungsmodul mit bereits darauf angebrachten erfindungsgemäßen Komponenten bereitgestellt werden, die nicht nur mindestens die gleiche Sicherheit und Robustheit der Leistungselemente gewährleisten, sondern sogar noch Platz und damit Kosten einsparen. By means of the present invention, it is possible to provide both individual components and a power module with components according to the invention already mounted on it, which not only ensure at least the same safety and robustness of the power elements, but even save space and thus costs.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Anschlussbolzen  connecting bolt
12 12
Kontaktfläche zwischen Leistungsmodul und Anschlussbolzen Contact surface between power module and connecting bolt
13 13
Kontaktstelle zwischen Stromsensor und Anschlussbolzen Contact point between current sensor and connecting pin
14 14
Verraststelle Verraststelle
22
Leistungsmodul  power module
33
Stromsensor  current sensor
44
Leiterplatte  circuit board
34 34
Signalanschlüsse des Stromsensors Signal connections of the current sensor
55
Stromführende Sammelschiene (Busbar)  Live busbar (busbar)
151 151
Schraube screw
152 152
Scheibe disc
66
Befestigungselement  fastener
77
Isolierelement  insulating
71 71
hochragender Kragen high collar
88th
Luft- und Kriechstrecke  Air and creepage distance

Claims (10)

Anschlussbolzen (1) zur elektrischen Verbindung einer stromführenden Sammelschiene (5) mit einem Leistungsmodul (2), das eine Leiterplatte (4) mit einem darauf angebrachten Stromsensor (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbolzen (1) an der dem Leistungsmodul (2) zugewandten Seite ein Befestigungselement (6) zur Befestigung des Anschlussbolzens (1) an das Leistungsmodul (2) aufweist. Connecting bolt ( 1 ) for the electrical connection of a current-carrying busbar ( 5 ) with a power module ( 2 ), which has a printed circuit board ( 4 ) with a current sensor ( 3 ), characterized in that the connecting bolt ( 1 ) at the power module ( 2 ) facing side a fastener ( 6 ) for fastening the connecting bolt ( 1 ) to the power module ( 2 ) having. Anschlussbolzen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (6) ein Sechskant ist. Connecting bolt according to claim 1, characterized in that the fastening element ( 6 ) is a hexagon. Anschlussbolzen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sechskant (6) über den Durchmesser des Anschlussbolzens (1) ragt oder den Durchmesser des Anschlussbolzens (1) mindert. Connecting bolt according to claim 2, characterized in that the hexagon ( 6 ) over the diameter of the connecting bolt ( 1 ) or the diameter of the connecting bolt ( 1 ) reduces. Anschlussbolzen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbolzen (1) zur Befestigung der Sammelschiene (5) ein Innengewinde oder einen Zapfen mit Außengewinde aufweist. Connecting bolt according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting bolt ( 1 ) for fastening the busbar ( 5 ) has an internal thread or a pin with external thread. Einteilig gespritztes Isolierelement (7), das derart ausgebildet ist, dass es sich über den Anschlussbolzen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche montieren lässt und mit dem Befestigungselement (6) an einer Verraststelle (14) verrastet. One-piece injection-molded insulating element ( 7 ), which is designed such that it extends over the connecting bolt ( 1 ) according to one of the preceding claims and with the fastening element ( 6 ) at a latching point ( 14 ) locked. Einteilig gespritztes Isolierelement gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es einen hochragenden Kragen (71) am Befestigungselement (6) des Anschlussbolzens (1) aufweist. One-piece injection-molded insulating element according to claim 5, characterized in that it has a towering collar ( 71 ) on the fastening element ( 6 ) of the connecting bolt ( 1 ) having. Einteilig gespritztes Isolierelement gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es eingerichtet ist, den Anschlussbolzen (1) derart zu umschließen, dass Kontaktstellen (13) zwischen dem Anschlussbolzen (1) und einem Gehäuse des Stromsensors (3) ebenfalls umfasst sind. One-piece injection molded insulating element according to claim 5 or 6, characterized in that it is arranged, the connecting bolt ( 1 ) in such a way that contact points ( 13 ) between the connecting bolt ( 1 ) and a housing of the current sensor ( 3 ) are also included. Anschlussbolzen (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem darüber montierten Isolierelement (7) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7. Connecting bolt ( 1 ) according to one of claims 1 to 4 with an insulating element mounted above it ( 7 ) according to one of claims 5 to 7. Anschlussbolzen Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbolzen (1) keine Verjüngung seines Querschnitts an einer Kontaktstelle (13) eines Gehäuses des Stromsensors (3) aufweist. Connecting bolt according to claim 8, characterized in that the connecting bolt ( 1 ) no rejuvenation of its cross-section at a contact point ( 13 ) of a housing of the current sensor ( 3 ) having. Leistungsmodul (2) mit einer darauf angeordneten Leiterplatte (4), auf der zumindest ein Stromsensor (3) angebracht ist, und zumindest einem Anschlussbolzen (1) zur elektrischen Verbindung einer stromführenden Sammelschiene (5) mit dem Leistungsmodul (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbolzen (1) ein Anschlussbolzen gemäß Anspruch 8 oder 9 ist. Power module ( 2 ) with a printed circuit board arranged thereon ( 4 ), on which at least one current sensor ( 3 ), and at least one connecting bolt ( 1 ) for the electrical connection of a current-carrying busbar ( 5 ) with the power module ( 2 ), characterized in that the connecting bolt ( 1 ) is a terminal bolt according to claim 8 or 9.
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